基于聚類的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙攻擊防御方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于聚類的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙攻擊防御方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于導(dǎo)航衛(wèi)星距離地球較遠，到達地面的信號功率微弱，民用導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放，信號體制公開，且一般接收機出于成本和復(fù)雜度問題沒有加入抗欺騙手段，這些因素使人為欺騙衛(wèi)星導(dǎo)航接收機成為可能。欺騙攻擊是一種惡意干擾，通過向接收機發(fā)送偽造或經(jīng)過延遲的導(dǎo)航信號，欺騙攻擊可以誤導(dǎo)接收機產(chǎn)生錯誤的位置和時間信息。現(xiàn)在已有成功針對輪船、智能電網(wǎng)和證券交易所數(shù)據(jù)中心的欺騙試驗報道，因此研究實際可用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)欺騙防御方法意義重大。
[0003]現(xiàn)在已有的欺騙防御方法大致可分為欺騙檢測和欺騙消除兩類。欺騙檢測主要目的是鑒別當前所處理信號中是否存在欺騙信號，若存在則給出告警信息；欺騙消除主要致力于減輕甚至消除欺騙信號的影響，使欺騙攻擊無法影響用戶接收機的正常工作。
[0004]目前常用的一些欺騙檢測方法，包括多峰檢測、信號質(zhì)量監(jiān)測方法等。然而，在偽碼捕獲時，由于欺騙信號既可提前于真實信號到達目標接收設(shè)備也可以晚于真實信號到達，因此這種多峰檢測的方法往往無法識別真實信號，易受欺騙攻擊影響。信號質(zhì)量監(jiān)測方法能在一定程度上檢測出當前是否存在欺騙信號，但同樣無法識別出哪些是真實信號、哪些是欺騙信號，同樣易受欺騙攻擊的影響，并且只能在信號質(zhì)量非常好的環(huán)境下工作，對普通接收機而言使用較為困難。
[0005]因此，如何準確檢測、識別出欺騙信號，抑制欺騙攻擊的影響，提高導(dǎo)航接收機欺騙防御能力，是急需解決的冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]針對當前技術(shù)無法準確區(qū)分真實信號和欺騙信號、易被欺騙攻擊所影響的問題，本發(fā)明提出一種基于聚類的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙攻擊防御方法及系統(tǒng)。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種基于聚類的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙攻擊防御方法，所述方法包括:
[0010]S1:對接收機接收的衛(wèi)星信號進行捕獲、牽引、跟蹤處理，提取所跟蹤的各個衛(wèi)星信號的信號發(fā)射時間；
[0011]S2:根據(jù)所述信號發(fā)射時間以及預(yù)設(shè)的時差下限對衛(wèi)星信號進行第一聚類處理，將信號發(fā)射時間差小于所述預(yù)設(shè)的時差下限的衛(wèi)星信號歸為同一第一信號集，從而得到N個第一信號集，對于每一個第一信號集，保留其中一個衛(wèi)星信號，舍棄其他衛(wèi)星信號，從而得到N個衛(wèi)星信號；
[0012]S3:以預(yù)設(shè)的時差上限為門限，對所述N個衛(wèi)星信號進行第二聚類處理，將信號發(fā)射時間之差小于所述預(yù)設(shè)的時差上限的衛(wèi)星信號歸為同一第二信號集，得到K個第二信號集;
[0013]S4:根據(jù)所述K個第二信號集得到L個定位解算結(jié)果，L^K；
[0014]S5:從L個定位解算結(jié)果中選出與所述接收機的已知信息最匹配的定位解算結(jié)果，則所述最匹配的定位解算結(jié)果對應(yīng)的第二信號集中的衛(wèi)星信號為真實信號，其余衛(wèi)星信號為欺騙信號，所述接收機的已知信息包括位置信息和時間信息中的至少一個。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟S1包括:
[0016]S11:對接收機接收的衛(wèi)星信號進行捕獲，將所捕獲的各個衛(wèi)星信號的相關(guān)值與預(yù)設(shè)捕獲門限進行比較，對相關(guān)值大于等于所述預(yù)設(shè)捕獲門限的衛(wèi)星信號進行牽引；
[0017]S12:在牽引預(yù)設(shè)的時間后，對環(huán)路鎖定值大于等于預(yù)設(shè)牽引門限的衛(wèi)星信號進行跟蹤；
[0018]S13:待所跟蹤的各個衛(wèi)星信號實現(xiàn)幀同步后，提取所跟蹤的各個衛(wèi)星信號的信號發(fā)射時間。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟S3包括:
[0020]S31:取i為從1至N的整數(shù)，分別進行以下步驟:將第i個衛(wèi)星信號&的信號發(fā)射時間分別和所述N個衛(wèi)星信號中的其它衛(wèi)星信號的信號發(fā)射時間作差，將得到的時間差小于預(yù)設(shè)時差上限對應(yīng)的衛(wèi)星信號歸為第二信號集(^中，從而得到N個第二信號集；
[0021]S32:對于步驟S31得到的所述N個第二信號集中，若兩個或兩個以上的第二信號集中的衛(wèi)星信號完全相同，則將其合并為同一第二信號集，合并后得到K個第二信號集，K < No
[0022]優(yōu)選地，所述步驟S4包括:
[0023]S41:提取所述K個第二信號集中衛(wèi)星信號個數(shù)大于等于預(yù)設(shè)個數(shù)的第二信號集，得到L個第二信號集；
[0024]S42:對所述L個第二信號集進行定位解算，得到L個定位解算結(jié)果。
[0025]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種基于聚類的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙攻擊防御系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0026]信號發(fā)射時間獲取模塊，用于對接收機接收的衛(wèi)星信號進行捕獲、牽引、跟蹤處理，提取所跟蹤的各個衛(wèi)星信號的信號發(fā)射時間；
[0027]第一聚類處理模塊，用于根據(jù)所述信號發(fā)射時間以及預(yù)設(shè)的時差下限對衛(wèi)星信號進行第一聚類處理，將信號發(fā)射時間差小于所述預(yù)設(shè)的時差下限的衛(wèi)星信號歸為同一第一信號集，從而得到N個第一信號集，對于每一個第一信號集，保留其中一個衛(wèi)星信號，舍棄其他衛(wèi)星信號，從而得到N個衛(wèi)星信號；
[0028]第二聚類處理模塊，用于以預(yù)設(shè)的時差上限為門限，對所述N個衛(wèi)星信號進行第二聚類處理，將信號發(fā)射時間之差小于所述預(yù)設(shè)的時差上限的衛(wèi)星信號劃歸同一第二信號集，得到K個第二信號集；
[0029]定位模塊，用于根根據(jù)所述K個第二信號集得到L個定位解算結(jié)果，L^K；
[0030]分析模塊，用于從L個定位解算結(jié)果中選出與所述接收機的已知信息最匹配的定位解算結(jié)果，則所述最匹配的定位解算結(jié)果對應(yīng)的第二信號集中的衛(wèi)星信號為真實信號，其余衛(wèi)星信號為欺騙信號，所述接收機的已知信息包括位置信息和時間信息中的至少一個。
[0031]優(yōu)選地，所述信號發(fā)射時間獲取模塊包括:
[0032]捕獲單元，用于對接收機接收的衛(wèi)星信號進行捕獲，將所捕獲的各個衛(wèi)星信號的相關(guān)值與預(yù)設(shè)捕獲門限進行比較；
[0033]牽引單元，用于對相關(guān)值大于等于所述預(yù)設(shè)捕獲門限的衛(wèi)星信號進行牽引；
[0034]跟蹤單元，用于在牽引預(yù)設(shè)的時間后，對環(huán)路鎖定值大于等于預(yù)設(shè)牽引門限的衛(wèi)星信號進行跟蹤；
[0035]信號發(fā)射時間獲取單元，用于待所跟蹤的各個衛(wèi)星信號實現(xiàn)幀同步后，提取所跟蹤的各個衛(wèi)星信號的信號發(fā)射時間。
[0036]優(yōu)選地，所述第二聚類處理模塊包括:
[0037]分類單元，用于取i為從1至N的整數(shù)，分別進行以下步驟:將第i個衛(wèi)星信號&的信號發(fā)射時間分別和所述N個衛(wèi)星信號中的其它衛(wèi)星信號的信號發(fā)射時間作差，將得到的時間差小于預(yù)設(shè)時差上限對應(yīng)的衛(wèi)星信號歸為第二信號集(^中，從而得到N個第二信號集;
[0038]合并單元，用于第二分類單元得到的所述N個第二信號集中，若兩個或兩個以上的第二信號集中的衛(wèi)星信號完全相同，則將其合并為同一第二信號集，合并后得到K個第二信號集，Κ^Ξ No
[0039]優(yōu)選地，所述定位模塊，具體用于提取所述K個第二信號集中衛(wèi)星信號個數(shù)大于等于預(yù)設(shè)個數(shù)的第二信號集，得到L個第二信號集；對所述L個第二信號集分別進行定位解算，得到L個定位解算結(jié)果。
[0040](三)有益效果
[0041]本發(fā)明提供的一種基于聚類的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙攻擊防御方法，對接收機接收的衛(wèi)星信號進行捕獲、牽引、跟蹤處理，提取所跟蹤的各個衛(wèi)星信號的信號發(fā)射時間；根據(jù)各個衛(wèi)星信號的信號發(fā)射時間對衛(wèi)星信號進行聚類處